Drone Kecil Delft University Kini Bisa “Melihat” Pakai Kumis Robotik

Telset.id – Tim peneliti di Delft University of Technology, Belanda, mengembangkan sensor taktil ringan untuk drone yang memungkinkan navigasi tanpa penglihatan, terinspirasi dari kumis hewan nokturnal. Teknologi ini menjadi solusi atas keterbatasan drone ultra-kompak yang bobotnya kurang dari sebatang mentega, sehingga kapasitas komputasi dan daya sensornya terbatas.

Keterbatasan itu membuat kamera dan lidar drone berhenti berfungsi saat bangunan dipenuhi asap atau bencana terjadi pada malam hari. Bahkan kaca bening bisa menjadi penghalang yang tidak terdeteksi drone. Lewat riset ini, drone dapat menavigasi lingkungan meski tidak bisa “melihat”.

Beberapa hewan nokturnal seperti tikus dan sebagian kucing dapat menjelajahi lingkungan hanya dengan sensasi di sekitar kumis mereka, memungkinkan mereka bergerak tanpa penglihatan. Tim peneliti pun bertanya apakah drone bisa melakukan hal serupa.

Dalam dunia pengembangan drone, navigasi taktil adalah konsep baru yang punya tantangan tersendiri. “Agar tactile sensing bekerja pada drone, sensornya harus ringan, latensi rendah, dan berdaya rendah,” jelas Salwa Hamaza, profesor di Delft University of Technology, dalam siaran pers.

“Kumis” yang dibuat Hamaza dan timnya terdiri dari kawat halus berbahan nikel-titanium, masing-masing berdiameter 0,4 milimeter atau sekitar ketebalan empat lembar kertas. Antena tersebut justru lebih panjang dari drone itu sendiri. Pada drone seukuran telapak tangan, peneliti memasang dua kumis yang masing-masing panjangnya hampir 8 inci dengan tiga sensor tekanan kecil di bagian pangkal. Sensor ini menilai pembengkokan kawat, dari situ drone memperkirakan jarak dan posisinya terhadap penghalang di sekitarnya.

Semua perhitungan yang dibutuhkan untuk navigasi ini diproses oleh mikrokontroler onboard di dalam drone, tanpa bergantung pada komputer eksternal. Meski terdengar sederhana, menentukan sudut pemasangan kawat pun menjadi tantangan. Hewan yang bernavigasi lewat kumis umumnya tidak terbang. Adanya tonjolan panjang, meski sangat ringan dan halus, bisa membuat drone tidak stabil. Saat bergerak di sepanjang dinding, peneliti melihat resistensi dari kumis dapat menyebabkan drone berputar dan jatuh.

Tim peneliti membandingkan total 72 penerbangan, menguji enam sudut berbeda pada tiga kecepatan berbeda. Drone terbang tanpa insiden besar saat kumis dipasang pada sudut 30 derajat, 45 derajat, dan 60 derajat. Dari ketiganya, sudut 45 derajat dipilih karena menghasilkan deviasi orientasi drone paling kecil. Mereka juga mempertimbangkan fakta bahwa sudut 60 derajat mengurangi jangkauan sensing ke depan.

Peneliti juga menghadapi sejumlah kendala dalam memproses informasi yang ditangkap kumis. Salah satunya membedakan antara sinyal kontak sebenarnya dan gangguan yang disebabkan drone itu sendiri, seperti getaran dari baling-baling. Bahkan setelah menyaring noise ini, sekitar 38 persen deteksi drone merupakan false positive. Masalahnya tampak pada drift, fenomena di mana pembacaan sensor bergeser secara bertahap seiring waktu.

Tim peneliti kemudian mengembangkan algoritma koreksi yang terus memperkirakan tren drift dari waktu ke waktu, berdasarkan pembacaan sensor saat drone tidak menyentuh apa pun, selama penerbangan. Saat dikombinasikan dengan filter, false positive dilaporkan turun menjadi 0 persen.

Pengujian ini sebagian besar dilakukan di lingkungan dengan tiga dinding transparan yang disusun berjajar. Setiap kali sensor taktil menyentuh permukaan dinding, drone terbang paralel dengan dinding, menjaga jarak 60 hingga 100 milimeter dari permukaan hingga mencapai tepi. Drone bahkan mampu bernavigasi saat dinding berada pada sudut miring, sesuatu yang tidak bisa dilakukan drone dengan sensor laser.

Namun, dalam situasi dunia nyata seperti reruntuhan bencana, penghalang tidak tersusun rapi. Bahkan di ruangan biasa, drone yang mengikuti dinding bisa mudah terjebak di sudut atau melewatkan penghalang di sisinya. Karena itu, peneliti menyandikan metode eksplorasi yang memprioritaskan pergerakan melalui area yang belum dijelajahi dengan memperkirakan bentuk dinding secara probabilistik. Dengan metode ini, drone berhasil menemukan pintu keluar selebar 2,5 kaki di ruangan kecil berdinding kaca pada 90 persen pengujian.

Masih ada ruang untuk perbaikan, secara kiasan maupun harfiah, mengingat sistem sentuh ini hanya menggunakan sebagian kecil dari 192 KB memori drone. “Kami ingin menunjukkan bahwa sentuhan tidak harus mengorbankan ukuran atau daya komputasi,” tambah Chao-Shan Ye, mahasiswa doktoral di Delft University of Technology, dalam siaran pers. “Seluruh pipeline persepsi taktil kami berjalan onboard hanya dengan 34 KB memori, memungkinkan drone mungil merasakan dan merespons lingkungannya secara real time.”

Kisah ini awalnya muncul di WIRED Japan dan diterjemahkan dari bahasa Jepang.

Perkembangan riset drone di Delft University of Technology ini menunjukkan bagaimana inovasi sensor berbasis alam dapat membuka kemampuan baru bagi perangkat berukuran mungil. Pendekatan tactile sensing yang hemat daya dan memori ini menawarkan arah berbeda dari ketergantungan pada kamera dan lidar yang selama ini jadi standar navigasi drone.